De planeet Venus is al eeuwenlang een bron van fascinatie voor astronomen. Vanwege haar helderheid aan de hemel wordt ze vaak de “avondster” of “morgenster” genoemd. Toch is de planeet zelf een extreem vijandige wereld: een dikke atmosfeer vol koolstofdioxide, temperaturen die metalen kunnen smelten en luchtdruk die negentig keer hoger is dan die van de aarde.
In 2010 lanceerde Japan zijn eerste ruimtesonde die zich specifiek op deze mysterieuze buurplaneet richtte: Akatsuki, wat “dageraad” betekent in het Japans. De missie had tot doel om de atmosfeer van Venus te onderzoeken en inzicht te krijgen in de dynamische processen die zich daar afspelen. Akatsuki werd ontwikkeld door JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) als onderdeel van Japan’s bredere ambitie om een sterke positie te verwerven in de planetaire wetenschap. De missie volgde op eerdere Japanse pogingen om interplanetaire sondes te lanceren, zoals Nozomi, die in 1998 richting Mars werd gestuurd maar daar nooit aankwam door technische problemen.
Lancering en het eerste mislukte manoeuvre
Akatsuki werd gelanceerd op 20 mei 2010 vanaf het Tanegashima Space Center met behulp van een H-IIA-raket. De sonde was relatief licht, ongeveer 500 kilogram, en volgde een traject dat haar in december 2010 bij Venus zou brengen. De bedoeling was dat Akatsuki na aankomst een baaninvoeringsmanoeuvre (VOI) zou uitvoeren met zijn hoofdmotor. Deze motor, de Orbital Maneuvering Engine (OME), moest de sonde afremmen zodat zij in een elliptische baan om Venus kon worden gebracht. Maar op 7 december 2010 ging het mis. Tijdens de ontbranding trad er een probleem op: de motor werkte slechts een fractie van de geplande tijd. Het gevolg was dat Akatsuki niet genoeg snelheid verloor en Venus voorbijvloog. De sonde kwam in een baan rond de zon terecht, iets binnen de baan van de aarde, vergelijkbaar met die van Venus zelf.
Lange periode van wachten en herstel
Het verlies van de missie leek aanvankelijk definitief. Toch besloot JAXA niet op te geven. Na uitgebreid onderzoek ontdekte men dat de OME-motor beschadigd was geraakt door verstopte brandstofleidingen. Aluminiumoxide, een bijproduct van de brandstofverbranding, had zich opgehoopt in de kleppen van het brandstofsysteem, waardoor de motor uitviel. De ingenieurs bedachten een creatief plan: ze zouden Akatsuki vijf jaar later opnieuw laten proberen in een baan rond Venus te komen, maar dan met behulp van de kleine reactiemotoren (RCS thrusters) die eigenlijk bedoeld waren voor kleine bijsturingen. Deze hadden slechts een fractie van de stuwkracht van de hoofdmotor, maar konden over langere tijd kleine koerscorrecties uitvoeren. Door nauwkeurige berekeningen en minutieuze planning kon JAXA Akatsuki in een nieuwe baan om de zon sturen die haar in december 2015 opnieuw bij Venus zou brengen.
Succes bij de tweede poging
Op 7 december 2015, exact vijf jaar na de eerste mislukte poging, voerde Akatsuki zijn tweede baaninvoeringsmanoeuvre uit. Ditmaal verliep alles volgens plan. De kleine motoren brachten de sonde in een elliptische baan rond Venus met een omlooptijd van ongeveer 13 dagen en 14 uur. Hoewel de uiteindelijke baan veel groter en minder ideaal was dan oorspronkelijk gepland, konden de instrumenten toch effectief worden ingezet. De missie, die ooit als mislukt werd beschouwd, werd alsnog een succesverhaal en een toonbeeld van Japans doorzettingsvermogen en technische vindingrijkheid.
Wetenschappelijke instrumenten aan boord
Akatsuki was uitgerust met vijf hoofdinstrumenten en een experimentele radioantenne. Elk instrument was ontworpen om specifieke aspecten van de Venusatmosfeer te bestuderen, voornamelijk via verschillende delen van het elektromagnetisch spectrum.
- IR1 – Near-Infrared Camera (1 μm)
Dit instrument observeerde de wolken en het oppervlak in het nabij-infrarood. Hoewel Venus’ oppervlak meestal onzichtbaar is door de dikke wolken, kan nabij-infraroodstraling in sommige golflengtes toch gedeeltelijk doordringen. IR1 werd gebruikt om temperatuurverdelingen en mogelijke vulkanische hotspots te bestuderen. - IR2 – Thermal Infrared Camera (2 μm)
IR2 was gericht op het meten van warmtestraling van de lagere wolken en het oppervlak. Dit instrument leverde cruciale gegevens over de thermische structuur van de atmosfeer en over de nachtelijke warmte-uitstraling van Venus. - LIR – Longwave Infrared Camera (10 μm)
Met LIR kon Akatsuki wolkenpatronen en temperatuurverschillen in de bovenste atmosfeer observeren. Het instrument was essentieel voor het bestuderen van de dynamiek van de superrotatie. - UVI – Ultraviolet Imager (365 nm & 283 nm)
De UVI-camera observeerde in het ultraviolet en liet wolkenstructuren zien die anders onzichtbaar zouden blijven. Deze beelden toonden de variaties in zwaveldioxide en mysterieuze UV-absorberende stoffen in de bovenste wolkenlagen. - LAC – Lightning and Airglow Camera
Dit instrument moest bliksem detecteren aan de nachtzijde van Venus. Hoewel er al decennialang werd vermoed dat er bliksem voorkomt, was er nog nooit overtuigend bewijs geleverd.
Daarnaast had Akatsuki een USO (Ultrastable Oscillator) aan boord, die werd gebruikt om radiogolven naar de aarde te sturen. Door te meten hoe die signalen door de Venusatmosfeer werden vervormd, konden onderzoekers informatie afleiden over dichtheid en temperatuur.
Belangrijkste ontdekkingen van Akatsuki
Na het bereiken van haar baan in 2015 begon Akatsuki onmiddellijk met het verzamelen van gegevens. De sonde heeft sindsdien tal van belangrijke waarnemingen gedaan die ons begrip van Venus aanzienlijk hebben verdiept.
- De mysterieuze “boogvormige” wolk
In 2016 ontdekte Akatsuki een gigantische boogvormige wolk die zich over bijna 10.000 kilometer uitstrekte boven de equatoriale regio van Venus. Deze structuur bleef dagenlang op dezelfde plaats hangen, ondanks de snel roterende atmosfeer. Wetenschappers denken dat het fenomeen te maken heeft met atmosferische zwaartekrachtgolven, die ontstaan wanneer luchtmassa’s over hoge bergketens aan het oppervlak bewegen. - Superrotatie bevestigd en verfijnd
Met behulp van opeenvolgende waarnemingen kon Akatsuki de snelheden en patronen van de superrotatie nauwkeurig meten. De bovenste wolkenlaag bleek zich met snelheden van meer dan 360 km/uur te verplaatsen. Opmerkelijk genoeg varieert deze snelheid in de tijd, wat suggereert dat complexe energieoverdrachten plaatsvinden tussen verschillende atmosferische lagen. - Temperatuur- en windpatronen
De infraroodcamera’s onthulden dat de temperatuurverschillen tussen de dag- en nachtzijde kleiner waren dan verwacht, wat erop wijst dat warmte efficiënt wordt herverdeeld door de atmosfeer. Bovendien toonden de waarnemingen aan dat windpatronen veranderen met hoogte en breedtegraad, vergelijkbaar met jetstreams op aarde maar veel krachtiger. - Mogelijke vulkanische activiteit
Hoewel Akatsuki geen direct bewijs vond van actieve uitbarstingen, werden met IR1 wel tijdelijke hotspots waargenomen die kunnen duiden op recente vulkanische activiteit. Dit versterkt eerdere aanwijzingen van Europese en Amerikaanse sondes dat Venus geologisch nog niet volledig dood is. - Variaties in zwaveldioxide
De UVI-camera detecteerde opvallende variaties in de hoeveelheid zwaveldioxide (SO₂) in de bovenste atmosfeer. Dit gas speelt een sleutelrol in de wolkenchemie van Venus. Fluctuaties zouden kunnen wijzen op periodieke injecties vanuit lagere atmosferische lagen of zelfs uit vulkanische bronnen.
De ontdekkingen van Akatsuki hebben een belangrijke bijdrage geleverd aan de kennis over planetair weer en atmosferische fysica. De gegevens helpen wetenschappers niet alleen Venus beter te begrijpen, maar ook vergelijkbare processen op aarde en op exoplaneten. De superrotatie van Venus, bijvoorbeeld, wordt beschouwd als een natuurlijk laboratorium voor het bestuderen van extreme windsystemen. Inzicht in deze mechanismen helpt onderzoekers om modellen van luchtstromen op andere planeten te verbeteren. Bovendien tonen de resultaten van Akatsuki aan hoe complex klimaatsystemen kunnen zijn op planeten die qua grootte en samenstelling sterk op de aarde lijken, maar zich totaal anders hebben ontwikkeld.
Einde van een succesvolle missie
Tussen 2021 en 2023 bleef Akatsuki nog regelmatig metingen uitvoeren. De instrumenten leverden data over veranderingen in de wolkenpatronen en bevestigden dat de superrotatie van de atmosfeer varieerde over langere tijdschalen. De gegevens bleven van groot belang voor klimatologische modellen van Venus. JAXA’s team op aarde hield de gezondheid van de sonde nauwlettend in de gaten. De communicatie verliep via zowel het Usuda Deep Space Center in Japan als via het Deep Space Network van NASA. Naarmate het vermogen van de zonnepanelen afnam, moest de missie echter steeds vaker overschakelen naar een spaarstand om energie te besparen. In 2024 begon de communicatie met Akatsuki instabiel te worden. Perioden van radiostilte duurden langer, en de stroomvoorziening was niet altijd toereikend om de instrumenten gelijktijdig actief te houden. Toch bleef het team volhouden en wist men nog enkele waardevolle datasets binnen te halen.
In de loop van 2025 besloot JAXA de missie officieel te beëindigen. Op dat moment had Akatsuki bijna tien jaar rond Venus gecirkeld, meer dan driemaal zo lang als oorspronkelijk gepland. De sonde bevond zich nog steeds in een stabiele baan, maar was niet langer in staat om betrouwbare metingen te doen of consistent te communiceren met de aarde. Het officiële einde werd aangekondigd tijdens een persconferentie van JAXA in Tokio. Ingenieurs beschreven de missie als een “wetenschappelijk en menselijk succesverhaal”. Ondanks het verlies van contact bleef Akatsuki in een rustige baan rond Venus achter, waar zij waarschijnlijk nog tientallen jaren zal blijven voordat haar baan langzaam instabiel wordt.
